本文關(guān)鍵詞：長期鎂補充恢復(fù)成年小鼠的視覺可塑性，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：眼優(yōu)勢可塑性是指視覺經(jīng)驗的改變可以誘發(fā)出初級視皮層中神經(jīng)元的眼優(yōu)勢發(fā)生偏移的現(xiàn)象,反映了大腦的可塑能力。這種能力在發(fā)育早期的關(guān)鍵期內(nèi)達(dá)到峰值,之后則逐漸降低�？伤苄缘南擞欣谏窠�(jīng)環(huán)路的穩(wěn)定,但同時也限制了成年后許多大腦疾病的治療。因此,如何提高成年動物的可塑性成為當(dāng)今科學(xué)研究的熱點問題。鎂離子作為生物體最為常見的元素之一,參與多種生理過程,如酶反應(yīng),能量代謝等。最近的研究發(fā)現(xiàn),長期提高大腦中胞外鎂離子含量可以有效地增加嚙齒類動物海馬和前額葉皮層中的突觸可塑性。然而,長期的鎂補充對于成年小鼠視覺可塑性的影響并不清楚。皮層中興奮抑制平衡的建立被認(rèn)為是限制可塑性的主要功能性障礙,通過降低皮層內(nèi)的抑制水平來調(diào)整該平衡幾乎成為恢復(fù)成年動物視覺可塑性的必經(jīng)之路。因此,抑制水平的降低對于恢復(fù)可塑性的重要性有待于進(jìn)一步的考證。另外,在發(fā)育過程中NMDA (N-methyl-D-aspartic acid)受體的亞基組成由NR2B主導(dǎo)轉(zhuǎn)換為NR2A主導(dǎo)的過程伴隨著關(guān)鍵期的關(guān)閉,而這兩種亞基在恢復(fù)可塑性過程中的貢獻(xiàn)也尚不明了針對以上問題,我們通過單細(xì)胞記錄結(jié)合視覺誘發(fā)電位慢性記錄的手段檢測了長期的鎂補充對于成年小鼠眼優(yōu)勢可塑性的影響。同時,我們對視皮層第2/3層的椎體神經(jīng)元進(jìn)行了全細(xì)胞記錄,研究了正常的發(fā)育過程以及鎂補充對基礎(chǔ)的突觸反應(yīng)特性的影響。通過緩釋微泵向初級視皮層局部地施加NR2A和NR2B的拮抗劑,我們分辨了這兩種亞基在恢復(fù)視覺可塑性中的作用。我們利用Western blot,免疫組化,Golgi染色以及在體電生理技術(shù)對參與可塑性恢復(fù)的分子機制進(jìn)行了詳細(xì)的研究。除此之外,我們還通過行為學(xué)測試結(jié)合在體電生理技術(shù)研究了成年弱視小鼠的視覺功能。我們發(fā)現(xiàn)：a1短期(4天)的單眼縫合并不能夠改變成年小鼠視皮層的對側(cè)眼優(yōu)勢。然而,在成年小鼠接受一個月的鎂補充之后,眼優(yōu)勢明顯地偏向于同側(cè)的未縫合眼。視覺誘發(fā)電位的慢性記錄結(jié)果進(jìn)一步顯示,眼優(yōu)勢的偏移是由縫合眼誘發(fā)的皮層反應(yīng)的下降介導(dǎo)的,暗示著鎂補充可以恢復(fù)成年動物幼年樣的視覺可塑性。b)與處于關(guān)鍵期的幼年小鼠相比,成年小鼠的興奮性突觸傳遞相對較低,而抑制性突觸傳遞則相對較高,表明皮層內(nèi)興奮水平和抑制水平的比值隨發(fā)育逐漸降低。然而,鎂補充可以反轉(zhuǎn)上述過程,促進(jìn)突觸反應(yīng)特性的再年輕化。同時,鎂補充還可以增加視皮層第2/3層椎體神經(jīng)元上樹突棘的密度,說明功能性興奮性突觸連接的增多,從而為可塑性的恢復(fù)提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。c1鎂補充可以顯著地增加成年小鼠視皮層中NR2A和NR2B的蛋白表達(dá)水平。在縫眼期間施加NR2B的拮抗劑Ro 25-6981可以完全地阻遏可塑性的恢復(fù),而施加NR2A的拮抗劑PPPA或者TCN 201卻對該可塑性沒有影響。為了進(jìn)一步排除NR2B只參與可塑性的表達(dá)而不是恢復(fù)過程,成年小鼠在縫眼之前同時接受鎂補充和NR2B拮抗劑的施加,2周后移除這兩種處理。與只接受鎂補充的小鼠相比,Ro 25-6981同樣可以顯著地減少單眼縫合后眼優(yōu)勢的偏移。這些結(jié)果說明NR2B對成年可塑性的恢復(fù)至關(guān)重要。d)一些抑制相關(guān)分子,如谷氨酸脫羧酶65,谷氨酸脫羧酶67、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)元外周網(wǎng)絡(luò)的蛋白表達(dá)水平均不受鎂補充的影響,說明抑制系統(tǒng)并不是鎂補充的主要靶位點。然而,通過側(cè)腦室注射GABAA受體的激動劑地西泮來增加皮層內(nèi)的抑制水平可以阻遏鎂補充恢復(fù)的可塑性。e) GABA合成酶的抑制劑MPA介導(dǎo)的降低抑制水平恢復(fù)的可塑性并不受NR2B的拮抗劑Ro 25-6981的影響,暗示著鎂補充通過一條不同于抑制相關(guān)的分子通路來介導(dǎo)可塑性的恢復(fù)。f)長期的鎂補充結(jié)合2周的反向縫合可以誘發(fā)出弱視小鼠視皮層中幼年樣的皮層變化,從而促進(jìn)受損的視銳度和眼優(yōu)勢的恢復(fù)�？偠灾�,我們發(fā)現(xiàn)長期的鎂補充可以有效地增強成年小鼠初級視皮層中依賴于NR2B的眼優(yōu)勢可塑性,這一過程并沒有顯著地降低視皮層中的抑制水平,說明抑制水平的下降并不是恢復(fù)可塑性必經(jīng)的途徑。同時,我們也對可塑性的功能性假說進(jìn)行了補充,并從一個全新的角度證實皮層內(nèi)的興奮抑制平衡對于維持神經(jīng)環(huán)路穩(wěn)定的重要性。另外,我們還發(fā)現(xiàn)通過降低視皮層中的GABA能抑制水平所恢復(fù)的可塑性并不需要NR2B的參與,這意味著存在兩種不同的分子通路參與可塑性的恢復(fù)：(1)通過直接降低皮層內(nèi)的抑制水平恢復(fù)的可塑性,這一過程不需要NR2B的參與,(2)依賴于NR2B的活性,可能是通過上調(diào)皮層中的谷氨酸能興奮水平來實現(xiàn)的。更重要的是,鎂補充可以促進(jìn)成年小鼠視皮層的神經(jīng)和突觸反應(yīng)特性的再年輕化,這將有利于弱視小鼠視覺功能的恢復(fù)。因此,我們的結(jié)果不僅有利于人類更進(jìn)一步地了解視覺系統(tǒng)的發(fā)育成熟過程,并為以可塑性為基礎(chǔ)的多種大腦疾病如弱視,中風(fēng),失語癥的臨床治療提供一個更廣闊的發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】：鎂補充 眼優(yōu)勢可塑性 NMDA受體 GABA能抑制 視皮層 弱視
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q436
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-36
• 1.1 引言12
• 1.2 經(jīng)驗依賴的視覺可塑性12-26
• 1.2.1 視覺信息的傳遞通路12-13
• 1.2.2 眼優(yōu)勢可塑性13-26
• 1.3 弱視及其治療26-29
• 1.3.1 弱視26-27
• 1.3.2 現(xiàn)有的治療人類弱視的方法27-28
• 1.3.3 以可塑性為基礎(chǔ)的治療動物弱視的方法28-29
• 1.4 NMDA受體29-34
• 1.4.1 NMDA受體的特性29-30
• 1.4.2 NR2A和NR2B的區(qū)別30-32
• 1.4.3 胞外鎂離子對NMDA受體的調(diào)控32-33
• 1.4.4 補充鎂攝取對多種疾病治療的臨床意義33-34
• 1.5 小結(jié)34-36
• 第2章 材料和方法36-46
• 2.1 實驗動物36
• 2.2 眼瞼縫合術(shù)36
• 2.3 藥物施加36-37
• 2.4 動物的埋藏手術(shù)37-39
• 2.5 在體電生理記錄39-41
• 2.6 離體電生理記錄41-42
• 2.6.1 溶液配制41
• 2.6.2 腦片的準(zhǔn)備41-42
• 2.6.3 全細(xì)胞記錄42
• 2.7 視銳度的行為學(xué)測量42-43
• 2.8 Western blot43
• 2.9 酶聯(lián)免疫吸附試驗43-44
• 2.10 免疫組織化學(xué)44
• 2.11 高爾基染色44-45
• 2.12 尼氏染色45
• 2.13 統(tǒng)計分析45-46
• 第3章 實驗結(jié)果46-70
• 3.1 第一部分：長期鎂補充促進(jìn)成年小鼠視皮層的再年輕化46-56
• 3.1.1 鎂補充增加成年小鼠初級視皮層中的眼優(yōu)勢可塑性46-49
• 3.1.2 鎂補充促進(jìn)幼年樣眼優(yōu)勢可塑性的恢復(fù)49-51
• 3.1.3 鎂補充促進(jìn)視皮層中突觸反應(yīng)特性的再年輕化51-56
• 3.2 第二部分：成年視皮層的再年輕化有利于弱視小鼠視覺功能的恢復(fù)56-61
• 3.2.1 鎂補充促進(jìn)弱視小鼠視銳度的恢復(fù)56-58
• 3.2.2 鎂補充促進(jìn)弱視小鼠眼優(yōu)勢的恢復(fù)58-59
• 3.2.3 成年視皮層的再年輕化介導(dǎo)弱視小鼠視覺功能的恢復(fù)59-61
• 3.3 第三部分：介導(dǎo)成年動物視覺可塑性恢復(fù)的兩種方式61-70
• 3.3.1 NR2B亞基的活性為鎂補充恢復(fù)的視覺可塑性所必需61-64
• 3.3.2 皮層內(nèi)抑制水平與NR2B在視覺可塑性恢復(fù)過程中的關(guān)系64-67
• 3.3.4 上調(diào)GABA能抑制水平阻遏鎂補充恢復(fù)的可塑性67-70
• 第4章 討論和總結(jié)70-76
• 4.1 討論70-74
• 4.2 總結(jié)74
• 4.3 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-92
• 致謝92-94
• 在讀期間發(fā)表的科研論文與科研成果94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 Hui Liu;Peng-Fen Gao;Hai-Wei Xu;Ming-Ming Liu;Tao Yu;Jun-Ping Yao;Zheng-Qin Yin;;Perineuronal nets increase inhibitory GABAergic currents during the critical period in rats[J];International Journal of Ophthalmology(English Edition);2013年02期

  本文關(guān)鍵詞：長期鎂補充恢復(fù)成年小鼠的視覺可塑性，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：496100